Чем отличаются коферменты от витаминов
Полагают, что эти ионы заставляют молекулы фермента или субстрата принять форму, способствующую образованию фермент-субстратного комплекса. Тем самым увеличиваются шансы на то, что фермент и субстрат действительно прореагируют друг с другом, а следовательно, возрастает и скорость реакции, катализируемой данным ферментом. Так, например, активность амилазы слюны повышается в присутствии хлорид-ионов.
Простетические группы
Если кофактор прочно связан с ферментом и остается в этом связанном состоянии постоянно, то его называют простетической группой (от греч. prosthekf — добавление). Роль простети-ческих групп играют органические молекулы. Они помогают ферменту осуществлять его каталитическую функцию, как это видно на примере флавинадениндинуклеотида (ФАД). ФАД содержит рибофлавин (витамин В2), который является водород-акцепторной частью его молекулы.
Функция ФАД связана с окислительными путями клетки, в частности с процессом дыхания, в котором ФАД играет роль одного из переносчиков в дыхательной цепи.
Конечный результат: 2Н переносятся от А к В. В качестве связующего звена между А и В действует один фермент. АНг и В вступают в соединение с активным центром фермента, и ФАД передает Нг от одного субстрата к другому.
Гем — это железосодержащая простетическая группа. Его молекула имеет форму плоского кольца (порфириновое кольцо, такое же, как у хлорофилла), в центре которого находится атом железа. Гем выполняет в организме ряд биологически важных функций.
Перенос электронов. В качестве простетиче-ской группы цитохромов) гем выступает как переносчик электронов. Присоединяя электроны, железо восстанавливается до Fe(II), а отдавая их, окисляется до Fe(III). Гем, следовательно, принимает участие в окислительно-восстановительных реакциях за счет обратимых изменений валентности железа.
Перенос кислорода. Гемоглобин и миоглобин — два гемсодержащих белка, осуществляющих перенос кислорода. Железо находится в них в восстановленной, Fe(II), форме.
Каталитическая функция. Гем входит в состав каталаз и пероксидаз, катализирующих расщепление пероксида водорода до кислорода и воды. Содержится он также и в некоторых других ферментах.
Коферменты (например, НАД, НАДФ, ацетилкофермент А, АТФ)
Коферменты, как и простетические группы, — это органические молекулы, выполняющие функцию кофакторов, но в отличие от простетических групп они сохраняют связь с ферментом только в ходе реакции. Все коферменты представляют собой производные витаминов.
Никотинамидадениндинуклеотид (НАД)
НАД — производное витамина ниацина («никотиновой кислоты») — может существовать как в окисленной, так и в восстановленной форме. В окисленной форме НАД при катализе играет роль акцептора водорода: где ei и е2 — две разные дегидрогеназы.
Конечный результат: 2Н переносятся от А к В. Здесь в качестве связующего звена между двумя различными ферментными системами ei и е2 действует кофермент.
Источник
Чем отличаются коферменты от витаминов
Витамины и коферменты, скорее всего, не только можно, но и необходимо рассматривать вместе, в одном разделе химии природных соединений, поскольку нельзя провести четкого разграничения определенной группы природных биологически активных веществ на два таких класса. С другой стороны, при освещении химии этих соединений мы неизбежно коснемся вопросов строения и свойств их, а отсюда неизбежен и выход на реакции, катализируемые ферментами (коферментами). Таким образом, эти три феномена химии живой природы — витамины, коферменты и ферментативный катализ не то чтобы тесно связаны, они завязаны в один узел, и комплексное их описание вполне уместно.
Но в любом случае, какая-то, хоть и ограниченная, классификация является полезной, поэтому в понятия “витамины” и “коферменты” можно проставить следующие акценты и ввести некоторые определения. Витаминами можно назвать некую группу низкомолекулярных органических соединений различной химической природы, необходимых для осуществления жизненно важных биохимических процессов in vivo Природные соединения, не являющиеся витаминами, но легко превращающиеся в них в организме человека, называются провитаминами. Если несколько соединений близкой химической природы выполняют одну и ту же витаминную функцию в организме — их называют витамерами.
Теперь дадим определение коферментам. Коферменты — это органические природные низкомолекулярные соединения различной химической природы, необходимые для осуществления каталитического действия ферментов, катализирующих химические процессы in vivo. В чем же различие? Скорее всего в том, что понятие витамины — более общее, а во-вторых, коферменты являются, как правило, производными витаминов.
В связи с тем, что уже сказано о витаминах и коферментах, можно провести следующее их разграничение: а) собственно витамины — это соединения, выполняющие свою витаминную роль самостоятельно, б) витамины-коферменты — соединения, выполняющие определенную биохимическую функцию в виде производных, т.е. в виде коферментов, в) следует выделить отдельно группу коферментов, т.е. тех соединений, которые образованы из соответствующих витаминов или синтезированы самостоятельно данным организмом для осуществления того или иного химического процесса в живой клетке. В свою очередь, кофермент выполняет свою каталитическую функцию либо в свободной форме, т.е. самостоятельно, либо в ферментносвязанном виде, о чем более подробно будет сказано позже.
Теперь можно представить взаимосвязь между всеми соединениями и явлениями этого раздела природной химии следующей простой схемой:
Организм животных (и человека, в том числе) или не синтезирует витамины вообще, или же синтезирует их в ограниченном количестве, поэтому они должны их получать в готовом или почти готовом виде (в форме провитаминов) с пищей. Витамины обладают исключительно высокой биологической активностью, сочетающей высокую универсальность с высокой степенью селективности и требуются для нормальной работы организма в очень небольших дозах — от нескольких мг в сутки. Наибольший показатель потребности организма — в витамине С (до 100 мг). Недостаток любого витамина, равно как и избыточное потребление, особенно в хроническом исполнении, пагубно для жизнедеятельности организма.
Номенклатура витаминов достаточно нестрога, что связано с их химической неоднородностью и разнообразием биологического действия. Бытует их буквенное обозначение, которое часто сопровождается тривиальным химическим названием, либо аббревиатурой системного химического названия. Всего известно около 20 веществ, которые могут быть отнесены к витаминам, а с учетом коферментов эта цифра будет несколько большей.
Источник
Коферменты: что это такое, польза, применение в спорте
Коферменты представляют собой органические соединения небелковой природы, которые необходимы для функционирования многих ферментов. Большинство из них являются производными витаминов.
Причиной нарушения метаболизма и снижения синтеза полезных веществ в организме часто является снижение активности некоторых видов ферментов. Поэтому то коэнзимы столь нам необходимы.
В узком смысле, кофермент – это коэнзим Q10, производная фолиевой кислоты и некоторых других витаминов. Важное значение для организма человека имеют те коферменты, которые продуцируются витаминами группы B.
Кофермент нужен для того, чтобы повысить производительность клеточной энергии, которая нужна для поддержания жизнедеятельности. Любой процесс, который протекает в организме человека, требует колоссального энергетического ресурса, будь то умственная деятельность, работа сердечно-сосудистой или пищеварительной системы, физическая активность при нагрузке на опорно-двигательный аппарат. Благодаря реакции, в которую коферменты вступают с ферментами, продуцируется необходимая энергия.
Функции коферментов
Коферменты представляют собой небелковые соединения, которые способствуют активации потенциала ферментов. Они выполняют 2 основные функции:
- Участвуют в каталитических процессах. Кофермент сам по себе не вызывает в организме необходимых молекулярных превращений, в состав ферментов он входит вместе с апоферментом, и только при их взаимодействии происходят каталитические процессы связывания субстрата.
- Транспортировочная функция. Кофермент соединяется с субстратом, в результате чего образуется прочный транспортировочный канал, по которому свободно перемещаются молекулы до центра другого фермента.
Все коферменты объединяет одно важное свойство – они являются термически устойчивыми соединениями, но свойственные им химические реакции довольно сильно разнятся.
Классификация коферментов
По способам взаимодействия с апоферментом коферменты делятся на:
- Растворимые – во время реакции соединяется с молекулой фермента, после чего изменяется по химическому составу и высвобождается заново.
- Простетические – прочно связаны с апоферментом, в процессе реакции находится в активном центре фермента. Их регенерация происходит при взаимодействии с другим коферментом или субстратом.
По химической структуре коферменты делятся на три группы:
- алифатические (глутатион, липоевая кислота и др.)
- гетероциклические (пиридоксальфосфат, тетрагидрофолиевая кислота, нуклеозидфосфаты и их производные (КоА, ФМН, ФАД, НАД и др.), металлопорфириновые гемы и др.
- ароматические (убихиноны).
По функциональному признаку выделяют две группы коферментов:
- окислительно-восстановительные,
- коферменты переноса групп.
Коферменты в спортивной фармакологии
При интенсивных физических нагрузках расходуется большое количество энергии, ее запас в организме истощается, а многие витамины и питательные вещества потребляются гораздо быстрее, чем вырабатываются. Спортсмены испытывают физическую слабость, нервное истощение, нехватку сил. Для того чтобы помочь избежать многих симптомов были разработаны специальные препараты с коферментами в составе. Их спектр действия очень широк, назначаются они не только спортсменам, но и людям с достаточно серьезными заболеваниями.
Кокарбоксилаза
Кофермент, который образуется только из поступающего в организм тиамина. У спортсменов он служит средством профилактики перенапряжения миокарда, расстройств нервной системы. Препарат назначается при радикулитах, невритах, а также острой печеночной недостаточности. Вводится внутривенно, разовая доза не должна быть менее 100 мг.
Кобамамид
Заменяет по действию функционал витамина B12, является анаболиком. Помогает спортсменам нарастить мышечную массу, увеличивает выносливость, способствует быстрому восстановлению после занятий. Выпускается в форме таблеток и растворов для внутривенного введения, суточная норма составляет 3 таблетки или 1000 мкг. Длительность курса – не более 20 дней.
Оксикобаламин
По своему действию схож с витамином B12, но намного дольше держится в крови и гораздо оперативнее преобразуется в коферментную формулу благодаря прочному соединению с плазменными белками.
Пиридоксальфосфат
Для препарата характерны все свойства витамина B6. От него он отличается быстрым терапевтическим эффектом, назначается к приему даже при нарушении фосфорилирования пиридоксина. Принимается три раза в день, суточная доза составляет не более 0,06 гр, а курс – не дольше месяца.
Пиридитол
Активизирует метаболические процессы центральной нервной системы, повышает проходимость глюкозы, препятствует избыточному образованию молочной кислоты, повышает защитные свойства тканей, в том числе устойчивость к гипоксии, которая возникает во время интенсивных спортивных тренировок. Принимают препарат три раза в день по 0,1 гр. после завтрака в течение месяца
Пантогам
Является гомологом пантотеновой кислоты, ускоряет обменные процессы, снижает проявление болевых реакций, повышает устойчивость клеток к гипоксии. Действие препарата направлено на активацию работы головного мозга, повышение выносливости, показан к применению при черепно-мозговых травмах различного типа. Таблетки принимаются в течение месяца по 0,5 гр не чаще трех раз в день.
Карнитин
Выпускается в форме препарата для инъекций, действие которых направлено на активацию жирового обмена, ускорение регенерации клеток. Оказывает анаболическое, антигипоксическое и антитиреоидное действие. Является синтетическим заменителем витамина B6. Эффективен в виде внутривенной капельницы.
Флавинат
Образуется в организме из рибофлавина, активно участвует в углеводном, липидном и аминокислотном обмене. Выпускается в виде раствора для внутримышечных инъекций, так как его усвоение в желудке неэффективно при нарушении всасывания рибофлавина.
Липоевая кислота
Нормализует углеводный обмен. Повышает скорость окисления углеводов и жирных кислот, что способствует повышению энергетического запаса.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен!
Источник
Коферменты. Производные витаминов
В современной медицине, помимо витаминов, применяются также некоторые их производные (коферменты). Установлено, что в роли биокатализаторов чаще всего выступают производные витаминов — коферменты.
Коферменты (коэнзимы) — органические соединения небелковой природы, которые необходимы для функционирования многих ферментов.
Коферменты непосредственно являются катализаторами, функционируя в качестве переносчика электронов, атомов или групп атомов. Чаще всего часть структуры кофермента состоит из того или иного витамина, органического вещества, которое не синтезируется в организме человека и должно доставляться ему в составе пищи. В молекуле кофермента активной частью, соединяющейся с переносимой группой, служит именно витамин.
Тяжёлые заболевания, связанные с недостатком витаминов в пище, являются следствием нарушения обмена веществ в результате снижения концентрации коферментов, участвующих в специфических реакциях с ферментами.
Коферменты играют роль активного центра молекулы фермента.
Группы коферментов
Есть две группы коферментов:
Для витаминных коферментов исходными веществами являются витамины, поэтому недостаточное поступление их с пищей приводит к снижению синтеза этих коферментов и нарушению в работе соответствующих ферментов.
Невитаминные коферменты образуются в организме из промежуточных продуктов обмена веществ, поэтому недостатка в организме этих коферментов не бывает.
- Витаминные коферменты подразделяются на:
— тиаминовые коферменты (производные витамина В1);
— флавиновые коферменты (производные витамина В2);
— пантотеновые коферменты (производные витамина В3);
— пиридоксиновые коферменты (производные витамина В6);
— фолиевые коферменты (производные витамина В9);
— биотиновые коферменты (производные витамина Н);
— кобамидные коферменты (производные витамина В12);
— липоевие коферменты (производные витамина N);
— хиноновые коферменты. Убихинон или коэнзим Q10;
— карнитиновые коферменты (производные витамина Вт). Карнитин.
- Невитаминные коферменты также делятся на несколько групп:
Применение коферментов.
Спортивная фармакология
Изучение действия коферментов показало, что они, обладая низкой токсичностью, имеют широкий спектр действия на организм. Применение коферментов в спортивной фармакологии:
— кокарбоксилаза (коферментная форма тиамина — витамин В1),
— пиридоксальфосфат (витамин В6),
— кобамамид (витамин В12).
Группа препаратов, созданных на основе производных витаминов, представлена:
— пиридитолом (производное пиридоксина), он имеет мягкий стимулирующий эффект на ткани головного мозга,
— пантогамом (гомолог пантотеновой кислоты, содержащий гаммааминомасляную кислоту),
— оксикобаламином (метаболит витамина В12).
Кокарбоксилаза — кофермент, образующийся в организме человека из поступающего извне тиамина. В спортивной медицине применяется для лечения перенапряжения миокарда и нервной системы, при печёночном синдроме, невритах и радикулитах. Эффект даёт только внутривенное введение в дозе не менее 100 мг.
Кобамамид — обладает всеми свойствами витамина В12 и анаболической активностью. В спортивной медицине применяется для тех же целей, что и витамин В12, а также при перенапряжении миокарда, печёночном синдроме. Способствует увеличению массы скелетных мышц при интенсивных физических нагрузках, улучшению скоростно-силовых показателей и ускорению восстановительных процессов после интенсивных физических нагрузок. Целесообразно сочетание кобамамида с карнитином, с препаратами аминокислот и продуктами повышенной биологической ценности. Рекомендуется прием 2-3 таблеток ежедневно или внутримышечное введение 1000 мкг препарата в день, не менее 20 дней.
Оксикобаламин — является метаболитом цианкобаламина (витамин В12). По фармакологическому действию близок витамину В12, но по сравнению с ним быстрее превращается в организме в активную коферментную форму и дольше сохраняется в крови, так как более прочно связывается с белками плазмы и медленнее выделяется с мочой. Показания к применению такие же, как для В12.
Пиридоксальфосфат — является коферментной формой витамина В6 (пиридоксина). Препарат обладает свойствами витамина В6. Отличается тем, что оказывает быстрый терапевтический эффект, может приниматься в случаях, когда нарушено фосфорилирование пиридоксина. Рекомендуется по 0,02 г 3 раза в день через 15 мин. после еды курсом 10-30 дней. Также источником коферментной формы витамина В6 является спортивное питание «Леветон Форте».
Пиридитол, энцефабол (пиритинол) — фармакологический препарат, проявляет элементы психотропной активности, свойственной антидепрессантам, с седативным действием. Активирует метаболические процессы в ЦНС, способствует ускорению проникновения глюкозы через гематоэнцефалический барьер, снижает избыточное образование молочной кислоты, повышает устойчивость тканей к гипоксии. Малотоксичен, не обладает В6-витаминной активностью. Применяют по 0,1 г 3 раза в день через 15-30 мин. после еды не менее 4 недель. Не рекомендуется принимать в вечерние часы.
Пантогам (гомолог пантотеновой кислоты, содержащий гаммааминомасляную кислоту) — улучшает обменные процессы, повышает устойчивость к гипоксии, уменьшает реакции на болевые раздражения. Активизирует умственную деятельность и физическую работоспособность. В составе комплексной терапии применяют при черепно-мозговой травме. Рекомендуется по 0,5 г 2-3 раза в день через 15-30 мин. после еды. Приём не менее 4 недель.
Карнитин — витаминоподобное вещество, частично поступающее с пищей, частично синтезируемое в организме человека. Способствует окислению жирных кислот, синтезу аминокислот и нуклеиновых кислот. В спортивной медицине рекомендован для повышения работоспособности в видах спорта с преимущественным проявлением выносливости для ускорения течения процессов восстановления. В скоростно-силовых видах спорта оказывает стимулирующее действие на рост мышц. Выпускается как L-карнитин («Элькар», «Карнифит»).
Флавинат — кофермент, который образуется в организме из рибофлавина путём фосфорилирования при участии АМФ. Лекарственная форма получена синтетическим путём. Флавинат применяют при отсутствии эффекта от применения витамина В2. Применяют также при хронических заболеваниях печени, желудочно-кишечного тракта, кожных заболеваниях. Препарат вводят в мышцу медленно.
Липоевая кислота — положительно влияет на углеводный обмен. Ускоряет окисление углеводов и жирных кислот, способствует повышению энергетического потенциала.
Что касается коэнзима Q10, пожалуй, самого известного из коферментов, окончательный вердикт о его пользе для атлетов ещё не вынесен.
По результатам исследований было выявлено, что у людей, не занимающихся спортом, коэнзим Q10 может улучшать качество аэробных упражнений. В то же время у опытных спортсменов, принимавших по 100 мг коэнзима Q10 на протяжении четырёх недель, никаких изменений в уровне выносливости обнаружено не было.
Важно отметить, что коэнзим Q10 в больших дозах (больше 120 мг) может быть вреден, приводит к повреждению мышечной ткани.
Источник